Matière et antimatière

Dans le ciel, cette semaine…

  • Le solstice d’été, point le plus au nord que le Soleil atteint durant son périple, surviendra le 21 juin à 10 h 16 .
  • Saturne brille haut dans la partie sud du ciel.
  • Jupiter, Mars et Vénus forment un cortège dans les lueurs de l’astre renaissant.
  • La Lune sera pleine le 15.

Ken Tapping, le 13 juin 2011

Les manchettes scientifiques du monde entier rapportent aujourd’hui comment une équipe de chercheurs pilotée par le Canada a réussi à piéger de l’antimatière pendant plus d’un quart d’heure. Il aura fallu les instruments du CERN, près de Genève, en Suisse, pour fabriquer cette élusive substance et une idée inédite pour la capter. La nouvelle est fantastique! Autrefois, on ne pouvait qu’examiner les données et constater qu’une ou deux particules d’antimatière étaient apparues pendant une infime fraction de seconde. Au cinéma, « fuite d’antimatière » sont les mots inévitablement prononcés avant une explosion catastrophique.

L’antimatière, dit-on, est l’image inversée de ce qu’on appelle communément « matière ». Nous sommes faits de matière, c’est-à-dire d’atomes, qui sont eux-mêmes des assemblages de protons, de neutrons et d’électrons. L’antimatière, elle, est composée d’antiprotons, d’antineutrons et d’antiélectrons (ou positrons). Si on les mettait en présence, une particule de matière et la particule correspondante d’antimatière s’annihileraient, libérant de l’énergie.

Le décélérateur à antiprotons est un anneau de stockage au laboratoire CERN à Genève. Photo : CERN

Le décélérateur à antiprotons est un anneau de stockage au laboratoire CERN à Genève. Photo : CERN.

Imaginez que vous êtes sans le sou. Vous trouvez donc un ami aussi aimable que fortuné et le convainquez de vous prêter un dollar. À présent vous avez un dollar, mais aussi une dette identique. À vrai dire, vous n’avez toujours pas plus d’argent. On pourrait dire que vous avez en poche un dollar et un antidollar. Réunis, les deux se suppriment. L’industrie bancaire réalise des profits inimaginables en échangeant de vrais dollars et des antidollars. Dans une large mesure, la crise financière qui a récemment secoué le monde vient du fait que quelques grandes banques ont eu une « fuite d’antidollars ».

L’Univers a débuté par une décharge colossale d’énergie. Quand la température a baissé suffisamment, l’énergie a commencé à se transformer en matière. On s’attendrait à ce que ce processus soit exactement l’inverse de ce qui se produit quand une particule de matière heurte une particule d’antimatière. Un bloc d’énergie se transformerait en une particule et une antiparticule. Certaines s’annihileraient, relâchant l’énergie qui a servi à les produire, mais bon nombre doivent avoir évité ce sort funeste, car la matière abonde autour de nous aujourd’hui. Il est donc raisonnable de supposer que, pour chaque proton, neutron et électron dont nous sommes faits (la Terre, le système solaire, etc.), il existe des antiprotons, des antineutrons et des positrons correspondants quelque part, comme pour chaque dollar emprunté pour acheter une maison ou une automobile neuve, un antidollar circule dans le système bancaire.

Si l’Univers a un jour été rempli d’une quantité identique de matière et d’antimatière, on présume que, mélangées de manière identique, celles-ci auraient fini par se supprimer. Ailleurs, là où la matière ou l’antimatière était plus nombreuse, resterait la substance en excès. À certains endroits, il n’y aurait que de la matière, circonscrite par de grands espaces vides. Si l’on rassemblait tous ces « nuages », la matière disparaîtrait. Pourtant, jusqu’à présent, nos observations laissent croire que la matière domine dans l’Univers. Il faut espérer qu’avoir un peu d’antimatière à étudier sous la main, au lieu de quelques concepts théoriques, nous aidera à découvrir ce qu’il en est réellement.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

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